山洪携带泥沙引发的山区大比降河流水深变化规律研究

山洪常常携带大量泥沙进入山区河道,运动的泥沙从水流中吸收能量,增大了水流阻力从而使水位额外升高.本文通过大比降水槽试验模拟该现象,试验结果表明泥沙进入河流后因颗粒间的碰撞、运动吸收能量导致阻力增大,水深增加;水深受携带泥沙粒径、输沙率、床面形态、底坡与水流的影响.最后分析以上的各因素对水流阻力的变化规律,推导出泥沙进入河道情况下山区大比降河流水深的变化,建立起水流挟沙后水深变化的经验表达式.     

滩地种植一排植物的复式河道流速分布计算方法研究

天然河道中,经常存在滩地覆盖部分植被的复式河槽,本文研究滩地种植一排植物的复式断面的SKM流速分布模型,每当二次流系数的符号改变一次,子区域的划分就增加一次。以考不考虑二次流项和断面划分的子区域个数为条件,分为四种模式求解SKM模型的垂线平均流速的横向分布。计算时如果简单的忽略二次流项,将给计算结果带来很大误差,特别是主槽区,预测值甚至达到计算值的两倍,滩地区误差则较小。而传统区域划分法能够预测断面的流速分布趋势,但计算结果误差较大。根据二次流项的变化,增加滩地种植一排植物的复式断面子区域的划分,并调整每个子区域的参数,改进计算结果,特别是植被区附近的模拟效果得到提高,优于不考虑二次流影响的模拟。结果表明二次流对复式断面水流具有重要的影响,计算滩地种植一排植物的复式河道时,不仅不能忽略二次流项,还要充分考虑二次流对子区域划分的作用,根据二次流系数的方向和符号决定子区域的划分,才能得到最优模型。     

基于等效阻力的植被化复式河道流速分布研究

天然河道中许多都是具有主槽和滩地的复式河槽,水流漫滩以后,复式河槽的水流结构发生复杂的变化.而天然河道漫滩上常常生长着各种植物,水中植被的存在增加了河床的阻力,如何确定流速分布和流量十分重要.本文基于植被作用下水流阻力的等效平衡原理,提出刚性植被等效附加阻力系数以及植被等效综合阻力系数的计算方法.通过运用SKM方法计算植被作用下的复式河槽垂线平均流速的横向分布,结果表明,本文提出的植被等效综合阻力系数的计算方法是可行的,能较好地确定植被作用下的复式河道垂线平均流速的横向分布.     

植被条件下河相关系研究

由于植物的影响,植被条件下河相关系变得更加复杂。在窦国仁提出的最小活动性假说的基础上,根据水流连续方程、水流阻力方程和Meyer Peter输沙率公式,同时考虑植被对边坡糙率、边坡稳定系数、泥沙输移强度等方面的影响,提出了植被和非植被条件下推移质河床的河相关系。为了验证该河相关系,进行了植被条件和非植被条件下的河道几何形态变形试验。通过试验数据与计算结果的比较及植被条件和非植被条件下的河相关系差异的比较,验证了所建立的河相关系。     

“研究生论坛”稿件-植被化复式河道流速分布模型的参数敏感性研究

选取国内外常用的复式河道垂向平均流速横向分布模型( SKM),采用局部分析法,研究植被作用下SKM模型中常用的3个重要参数(植被拖曳力系数、涡粘性系数以及二次流系数) 对复式河道垂向平均流速横向分布和断面过流能力的影响。结果表明主槽区参数对模拟结果的敏感性要大于滩地区参数,主槽区参数对断面流速的敏感性要小于对断面过流能力的敏感性,滩地区参数刚好相反,对于植被作用下的SKM模型来说,无论对断面流速还是断面过流能力的模拟,二次流系数的影响都不可忽视,相对于滩地区,主槽区的参数选取对模拟结果的准确性更为重要。